供氨系統不能投自動原因淺析

【摘要】三河電廠3#、4#機組裝機容量為2×300MW，是屬于熱電聯產并具有脫硫、脫硝能力的新型機組。氨區為兩臺機組公用系統，為兩臺機組脫硝系統提供所需的液氨，目前又新增一套供氨系統，由于基建安裝和設計的原因，氨區液氨蒸發器入口的液氨調門、蒸汽調門存在不能投入自動控制的情況。三河電廠3#、4#機組DCS控制系統采用國電智深提供的MAXDNA系統，通過對DCS系統軟件的學習與研究，對液氨蒸發器自動控制邏輯進行重新編制組態，并對目前設備所存在的問題以及當前工況的問題進行分析從而解決自動控制問題，本文論述了如何通過優化控制邏輯和對原來控制方案改造等方式實現氨區液氨蒸發器入口液氨調門一級蒸汽調門自動控制。

【關鍵詞】氨區；自動調節；液氨蒸發器；邏輯優化

引言

隨著當今社會經濟的飛速發展，生態環境已成為大眾關注的焦點問題。火力發電廠大多屬于燃煤機組，隨著大量煤粉的燃燒，煤中所含的N（氮）等化學成分被轉化成NOX（氮氧化物）等氣體，每天都會大量的排放到大氣中，對環境造成了嚴重的污染。隨著我國政府節能減排工作的大力推進，有效解決有害污染物的排放、保護生態環境，已成為生產單位對社會的重要責任。

近年來，國內社會以對生態環境的關注度逐年增加。人類的生態環境已成為影響人類生存的重要因素。能否有效控制有害物質的排放，是對電力企業乃至所有的生產單位提出的重要課題。在我國華北地區尤其是京津冀地區，隨著一年中霧霾天數的不斷增加，人們在享受電力給生活帶來的便利之余，不得不以失去生態環境為代價。電廠是燃煤大戶，由于我國燃料在目前仍然以煤炭為主，要想都用燃氣機組來代替火力發電顯然是不符合現實的，所以火力發電仍然是我國主要的發電方式。那么，這其中煤炭的清潔利用就被推上一個新的高度。最近兩年，國家提出了一系列的環保措施，并且修改了《環保法》。這兩年，國家提出了“近零排放”，從而更加把注意力集中到煤炭的清潔利用上來。在國際上，氣候變暖、大氣污染等原因同樣給國際社會敲響了警鐘。當前，環境保護已成為舉世矚目的一個重大課題。為了人類千秋萬代的幸福與健康，為了確保社會經濟的持續發展，各國人民要求加強自然環境保護的呼聲日益高漲，形成推動國際環境法迅速發展的強大力量。與此同時，保護環境的國際機構也紛紛成立，至今已有100多個。這些國際組織是現代國際環境保護中重要的合作的法律形式，它們的活動與決議，為國際環境法的制訂與健全提供了條件。由于存在著一種與地理環境資源相聯系的經濟關系，又因大氣、水域污染是流動的，無論哪一國都不能單獨取得切實持久的環境保護效率，以及解決諸如全球性氣候惡化等類綜合問題。于是消除污染保護環境與合理利用資源這些任務，便成了促使每個國家在國際交往中不得不考慮的問題，從而推動著不同類型國家之間在環境保護領域的合作。目前，環境保護領域中的國際合作政策已成為各國對外政策的一個組成部分，這就使國際環境的良性發展有了保證。

隨著脫硫脫硝作為發電企業中越來越重要的一部分，由于基建期間對運行后機組存在的問題考慮的不是很全面，三河電廠二期機組氨區在為脫硝系統提供氨區的工藝流程中，存在著一些問題，使得平時的工作量大大提高，一些自動控制系統不得不需要人工手動控制，本文通過對就地工藝系統和遠方DCS控制方式的研究，制定合理的控制方式，使得氨區液氨蒸發系統安全平穩的進行自動調節。

1、系統概況

SCR脫硝裝置采用的還原劑為液氨（純度是99.5%），設計一備一用兩套儲存與卸載、蒸發系統。由于一期改造又新增一套設備，氨站系統包括卸氨壓縮機、液氨儲罐、液氨供應泵、液氨蒸發器、氨氣緩沖罐、氨氣吸收槽、廢水泵、廢水池等設備。

由于環境溫度對液氨儲罐的壓力影響很大，當液氨儲罐壓力大于0.7MPa時，液氨供應泵不啟動，液氨走旁路；當液氨儲罐壓力低于0.7MPa時，需啟動液氨供應泵保證減壓閥前壓力在0.5MPa以上，約330kg/h的液氨通過壓力調節閥將壓力減到0.15-0.2MPa，進入到氨蒸發器蒸發；氨氣經氨氣緩沖罐后，送給各機組。0.15-0.2MPa的液氨進入氨蒸發器的管程受熱蒸發到30℃，蒸發器的管程走的325℃、0.72MPa的加熱蒸汽，殼程充裝約145kg的純甲醇，這樣可以確保液氨蒸發過程中不引起凝結水凍結堵塞氨蒸發器。甲醇正常操作壓力0.1MPa；避免甲醇急速受熱給定0.8MPa聯鎖報警，此時關閉蒸汽進口控制閥門，該閥門與氨氣出口溫度聯鎖控制，調節蒸汽進量，保證氨氣出口溫度30℃左右。

2、目前機組運行時的基本情況以及主要運行問題

投產以來，由于基建遺留問題，氨區的液氨蒸發器入口的液氨調門以及蒸汽調門自動調節不能實現，壓力與溫度不能同時穩定的控制控制。液氨蒸發器運行過程中由液氨調門補充液態氨，用以控制液氨蒸發器出口壓力；由蒸汽調門補充蒸汽用以控制液氨蒸發器出口溫度。最終手動控制甲醇在0.1MPA。

2.1 進入液氨蒸發器的液氨量大于蒸汽量。當液氨量大于蒸汽量后，會使液氨蒸發器的內部溫度過低，可能導致蒸汽結冰，凍住蒸汽管路。原因為液氨在接觸蒸汽后吸收熱量，蒸汽冷凝形成液態水，并結冰。導致蒸汽管路凍住，使得之后的蒸汽不能流動進入液氨蒸發器。此種情況會使液氨蒸發器出口溫度過低，而溫度過低會導致液態氨不能變為氣態，最終使得液態氨進入機組脫硝系統，影響脫硝效率。

2.2 進入液氨蒸發器的液氨量小于蒸汽量。蒸汽進入過多會使液氨蒸發器內部的甲醇介質過分受熱，甲醇受熱后會膨脹，導致液氨蒸發器內部壓力過高，當達到極限壓力后，液氨蒸發器上方的安全門會動作，導致內部甲醇排空。容易導致甲醇過多被蒸汽加熱，使得液氨蒸發器出口溫度高，當出口溫度達到50℃時，邏輯會連鎖關閉蒸汽門。蒸汽門關閉后，如果液氨蒸發器出口溫度沒有降至50℃以下，會導致在下次進蒸汽時，蒸汽門仍然在關閉狀態不進汽，從而影響出口溫度。

3、解決方案

通過對以上問題的綜合分析，我們對就地工藝系統多次研究，并進過多次實驗研究證明，單存的靠投入液氨蒸發器壓力自動和溫度自動是無法控制出口溫度和液氨蒸發器壓力的，最主要的是自動時無法控制甲醇壓力，原設計方案滿足不了現場需求，常常需要運行人員對蒸汽調門進行手動控制，無形中增加了運行人員的工作量。新的控制方案：取消液氨蒸發器出口溫度控制方案，修改為由原溫度蒸汽調門直接控制甲醇壓力，并增加溫度閉鎖功能，溫度大于50度時，液氨蒸發器甲醇調門自動關閉，防止溫度過高破壞工藝系統，并對液氨蒸汽調門的邏輯PID進行優化，經過重新編寫邏輯后，目前液氨蒸發器完全投入自動控制方式，在機組不同的負荷下觀察液氨蒸發器出口溫度、液氨蒸發器出口壓力以及液氨蒸發器壓力調門信號，各個參數都在正常范圍內并且達到了穩態，之后我們又觀察了在負荷變化時各個參數的運行狀態，同時滿足了設備的運行要求，通過查看邏輯系統內的趨勢圖，設備健康順利運行，從而解決了設備投產以來液氨蒸發器不能投自動的情況，進一步減少了運行人員的大量操作。

4、結語

本文針對三河電廠氨區液氨蒸發器不能投入自動的情況，做出了深入剖析。文章闡述了目前氨區液氨蒸發系統存在的問題，通過就地設備參數的觀察，經過了多次投自動試驗，在不影響環保數據和現場設備的工藝安全的前提下，通過對控制邏輯的修改，從而找到解決問題最合理的方案。生態環境關乎每個人的生命健康，發電企業作為燃煤大戶，有效控制出口氮氧化物的數值符合環保要求理應成為最重要的一項任務。對于有害物的排放進行有效的治理，是每個生產單位義不容辭的責任。三河電廠3#、4#機是集熱電聯產、煙塔合一、脫硫脫硝于一身的現代化新型機組，為華北地區提供可靠的電力服務。有效的控制和減少有害物的排放，是三河電廠對北京及周邊地區做出的又一個新的重要貢獻。

參考文獻：

[1]畢貞福.火力發電廠熱工自動控制實用技術[J].北京：中國電力出版社，2008.